1、實驗四 巴俾特原理及細(xì)絲直徑測量一、 實驗?zāi)康?. 了解巴俾特(Babinet 原理2. 利用互補測定法測量細(xì)絲直徑二、 實驗原理上幾個實驗討論了圓孔、單縫的衍射現(xiàn)象和測量方法,下面介紹,如果在光路中的障 礙物改換為圓盤、細(xì)絲(窄帶的衍射圖樣和測量方法,通常根據(jù)巴俾特(Babinet 原理的激光衍射互補測定法,可以使問題的處理大大的簡化。若兩個衍射屏1和2中,一個屏的開孔部分正好與另一個屏的不透明部分對應(yīng),反之亦然,這樣一對衍射屏 稱為互補屏。如圖所示。設(shè)1(E P 和2(E P 分別表示1和2單獨放在光源和觀察屏之間時,觀察屏P 點的光場復(fù) 振幅,0(E P 表示無衍射屏?xí)rP 點的光場復(fù)振幅

2、。根據(jù)惠更斯-菲涅爾原理,1(E P 和2 (E P 可表示成對1和2開孔部分的積分。而兩個屏的開孔部分加起來就相當(dāng)于屏不存在,因此012(E P E P E P =+ 該式說明,兩個互補屏在衍射場中某點單獨產(chǎn)生的光場復(fù)振幅之和等于無衍射屏情況下,光波自由傳播時在該點產(chǎn)生的光場復(fù)振幅,這就是巴俾特(Babinet 原理,因為光波自由傳播時,光場復(fù)振幅容易計算,所以利用巴俾特(Babinet 原理可以方便的由一種衍射屏的衍射光場,求出其互補衍射屏產(chǎn)生的衍射光場。由巴俾特(Babinet 原理可以得到如下兩個理論:1、若1(0E P = ,則02(0E P E P = 因此,放置一個屏?xí)r,相當(dāng)于光

3、場為零的那些點,在換上它的互補屏?xí)r,光場與沒有屏?xí)r一樣;2、若0(0E P = ,則12(E P E P =- 這就意味著在0(0E P = 的那些點,1(E P 和2(E P 的相位差為,而光強度211(I P E P = 和222(I P E P = 相等,這就是說,兩個互補屏不存在時光場為零的那些點,互補屏產(chǎn)生完全相同的光強度分布。利用巴俾特(Babinet 原理很容易由圓孔、單縫的夫朗和費衍射特性得到圓盤、窄帶的夫接收屏 E 2E 1E 0E 0 =E 1+E 2=0巴俾特原理朗和費衍射圖樣,利用這個互補原理,就可以測定各種細(xì)絲和窄帶的尺寸。運用上述方法,結(jié)合實驗六、實驗七中單縫和圓孔

4、的測量公式,就可以方便的測量試件中單絲和圓屏的尺寸。三、實驗內(nèi)容1.實驗光路本實驗所用光路圖與實驗三光路圖相同。2.實驗步驟實驗步驟1-3與實驗三所述相同。3.試件夾9中裝入衍射試件(微屏系列,細(xì)絲系列,注意測量時試件平面須與光路方向垂直。4.移動CCD11使圖像清晰,鎖定11。5.依次觀察不同直徑的圓屏和細(xì)絲的衍射圖樣,記錄微屏系列對應(yīng)一級,二級三級衍射圓和細(xì)絲衍射條紋分布尺寸。6.利用計算機程序?qū)崿F(xiàn)定標(biāo)和計量。四、實驗數(shù)據(jù)記錄1.光柵衍射圖像: 2.長方形衍射圖像: 3.不平整縫局部圖像: 1.實驗中選取了第二級到第六級的間距作為條紋間距L 銅絲直徑計算過程如下:0.28mm 6.4500.70.30d =銅絲直徑 2. 長方形實際的長寬計算:0.43mm 6.454.450.3=長 0.27mm 6.457.200.3=寬3. 實驗中選取了微屏第二級暗紋寬度,和不平整縫三等分高度三處的寬度 長方形衍射